CN116937623A - 一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法及系统，涉及新能源发电侧的混合储能领域，包括：按照设定周期读取未来预设时间段内的新能源场站的功率预测数据；根据预测功率数据分别计算未来预设时间段内的超级电容和锂电池的荷电量控制范围；依据电网频率和超级电容及锂电池荷电量控制范围调整超级电容和锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求。本发明，通过新能源场站的功率预测数据计算混合储能辅调频控制策略，使得新能源场站满足一次调频性能要求，制定的辅调频控制策略优先利用混合储能的超级电容，增加混合储能的使用寿命。利用预测数据考虑未来一段时间的调频性能需求，通过求取交集减少充放电次数，减小混合储能的使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电侧的混合储能领域，特别是涉及一种利用预测数据的新能源场站混合储能辅调频控制方法及系统。
背景技术
随着能源系统清洁化转型战略的深入推进，中国清洁能源占比逐步提高，其中，以风能、太阳能为代表的清洁能源正逐步取代传统化石能源，电力系统逐渐呈现出“高比例可再生能源渗透”的特点。然而，清洁能源发电的随机性和波动性将导致电源侧功率波动加剧，给电网调频带来巨大的挑战。因此，亟须引入一种新的调频手段来缓解传统调频机组的调频压力。
随着新能源并网容量的增加，常规调频机组已无法满足系统要求，所以相关规定对新能源的调频能力提出了更高要求。目前，针对新能源发电的调频手段主要有两种，其一是通过对控制其自身的发电能力进行频率调整，如桨距角控制，转子转速控制等，虽然这类调频方式能达到一定的调频效果，但是调频范围较小且会产生能量损失。其二是通过加入储能设备进行调频，此调频方式可以辅助调整各种新能源并网引起的频率偏差问题。由于储能设备效率高，应用最为广泛，所以关于储能参与电力系统调频的研究较多，其研究内容主要有需求分析，设备选型，一/二次调频的控制策略，以及最优容量配置等。
电池储能系统作为解决清洁能源并网的有效手段，凭借其精确跟踪、响应速度快、控制精度高、具有双向调节能力等优点在一次调频领域备受关注。鉴于储能具有响应速度快，控制精度高的优点，采用储能设备参与调频成为解决上述问题的方法之一。储能设备能快速响应系统的频率变化，比传统机组调速器与调频器的动作速度更迅速，并且能根据系统的需要精确的进行充放电。解决由风力发电，光伏发电大规模并网引起的系统频率波动问题，因此，除了依靠传统机组以外引入储能设备进行频率调整是十分必要的。
由于单一的储能设备存在一些固有缺陷，所以混合储能参与系统调频是近几年的研究热点。在电池储能系统参与电网一次调频的控制策略方面，现有策略主要集中在虚拟惯性控制和虚拟下垂控制的协调配合和切换时机方面，实现了虚拟惯性控制和虚拟下垂控制策略的优势互补，有效改善了调频效果，但却没有从充放电性能方面考虑当储能SOC偏低或偏高时储能调频功率不足导致调频效果不理想的问题。
为了解决储能SOC偏低或偏高时储能调频能力不足的问题，从而更好地满足系统调频需求，本发明提出一种利用新能源预测的新能源场站混合储能辅调频控制方法及系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法及系统，可通过新能源场站的功率预测数据预先计算混合储能辅调频控制策略，使得混合储能处于调频性能良好的荷电量范围内以便在需要参与调频时更好的满足新能源场站的一次调频性能要求，同时尽量优先利用混合储能的超级电容，减小混合储能的使用成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法，所述方法包括：
按照设定周期读取未来预设时间段内的新能源场站的功率预测数据；所述新能源场站安装有包括超级电容和锂电池的混合储能装置；
根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的超级电容荷电量控制范围和锂电池荷电量控制范围；
依据所述未来预设时间段内的电网频率和所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求。
可选的，调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求时，优先调整所述超级电容的荷电量响应电网一次调频需求，当所述超级电容的荷电量不能满足电网一次调频需求时，加入调整所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求。
可选的，根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的超级电容荷电量控制范围，具体包括：
确定新能源场站一次调频向上或向下调整的功率与所述预测功率数据的比例关系；
根据新能源场站所属交流同步网的扰动后频率恢复特性，设置一次调频动作持续时间；
确定所述超级电容闭锁的第一上限荷电量比例和第一下限荷电量比例；
根据所述未来预设时间段内每个采集时刻对应的所述预测功率数据、所述比例关系、所述一次调频动作持续时间、所述第一上限荷电量比例和所述第一下限荷电量比例计算每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围。
可选的，每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围中的控制上限和控制下限的表达式为：
其中，SOCsc Di表示第i个采集时刻超级电容荷电量控制范围中的控制上限；SOCsc Ui表示第i个采集时刻超级电容荷电量控制范围中的控制下限；Csc表示超级电容荷电量；Lmax sc为第一上限荷电量比例；Lmin sc为第一下限荷电量比例；Tf为一次调频动作持续时间；Pfi为第i个采集时刻采集的功率预测数据。
可选的，计算每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围之后还包括：
判断当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围是否存在交集，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果为是，则将当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围均修改为交集控制范围；
若所述第一判断结果为否，则当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围不修改；
令i=i+1，返回步骤“判断当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围是否存在交集”，直至遍历所述未来预设时间段内的所有采集时刻，得到各采集时刻更新后的超级电容荷电量控制范围。
可选的，根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的锂电池荷电量控制范围，具体包括：
确定新能源场站一次调频向上或向下调整的功率与所述预测功率数据的比例关系；
根据新能源场站所属交流同步网的扰动后频率恢复特性，设置一次调频动作持续时间；
确定所述锂电池闭锁的第二上限荷电量比例和第二下限荷电量比例；
根据所述未来预设时间段内每个采集时刻对应的所述预测功率数据、所述比例关系、所述一次调频动作持续时间、所述第二上限荷电量比例和所述第二下限荷电量比例计算每一采集时刻对应的所述锂电池荷电量控制范围。
可选的，每一采集时刻对应的所述锂电池电量控制范围中的控制上限和控制下限的表达式为：
其中，SOClb Di表示第i个采集时刻锂电池荷电量控制范围中的控制上限；SOClb Ui表示第i个采集时刻锂电池荷电量控制范围中的控制下限；Clb表示锂电池荷电量；Lmax为第二上限荷电量比例；Lmin为第二下限荷电量比例；Tf为一次调频动作持续时间；Pfi为第i个采集时刻采集的功率预测数据。
可选的，计算每一采集时刻对应的所述锂电池荷电量控制范围之后还包括：
判断当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围是否存在交集，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果为是，则将当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围均修改为交集控制范围；
若所述第二判断结果为否，则当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围不修改；
令i=i+1，返回步骤“判断当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围是否存在交集”，直至遍历所述未来预设时间段内的所有采集时刻，得到各采集时刻更新后的锂电池荷电量控制范围。
可选的，依据所述未来预设时间段内的电网频率和所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求，具体包括：
当所述未来预设时间段内的每一采集时刻对应电网频率频差小于一次调频死区时或者当混合储能一次调频动作后且电网频率频差小于设定阈值预设时间后，按照每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量，具体为：
在每一采集时刻，当所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量处于对应的荷电量控制范围内时，则所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量无需调整；
当所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量大于对应的荷电量控制范围中的控制上限，则将所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量调整到对应的控制上限；
当所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量小于对应的荷电量控制范围中的控制下限，则将所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量调整到对应的控制下限。
本发明还提供一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制系统，所述系统包括：
功率预测数据获取模块，用于按照设定周期读取未来预设时间段内的新能源场站的功率预测数据；所述新能源场站安装有包括超级电容和锂电池的混合储能装置；
辅调频控制策略计算模块，用于根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的超级电容荷电量控制范围和锂电池荷电量控制范围；
辅调频控制策略执行模块，用于依据所述未来预设时间段内的电网频率和所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法及系统，采用超级电容和锂电池的混合储能装置，安装在新能源场站，利用新能源场站的功率预测预先制定混合储能的辅调频控制策略，即计算未来预设时间段内的超级电容荷电量控制范围以及锂电池荷电量控制范围，不仅能够使得新能源场站满足一次调频性能要求，还能实现在调频死区不需要进行调频响应时，调整混合储能的SOC荷电量以使得混合储能处于调频性能良好的荷电量范围内。制定的辅调频控制策略优先利用混合储能的超级电容，增加混合储能的使用寿命。利用预测数据考虑未来一段时间的调频性能需求，通过求取交集减少充放电次数，减小混合储能的使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法流程图；
图2为本发明实施例1提供的一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法及系统，可通过新能源场站的功率预测数据计算混合储能辅调频控制策略，使得新能源场站满足一次调频性能要求。同时制定的辅调频控制策略优先利用混合储能的超级电容，增加混合储能的使用寿命。利用预测数据考虑未来一段时间的调频性能需求，通过求取交集减少充放电次数，减小混合储能的使用成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1和2所示，本实施例提供一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法，所述方法包括：
S1：按照设定周期读取未来预设时间段内的新能源场站的功率预测数据；所述新能源场站安装有包括超级电容和锂电池的混合储能装置。
采用锂电池加超级电容的混合储能装置。针对装机容量为Pec（MW）的新能源场站，配置锂电池容量Clb（MWh），其充放电功率Plb（MW），配置超级电容容量Csc（MWh），充放电功率Psc（MW）。
采用设定的周期如每1小时读取未来一段时间的新能源场站功率预测数据{Pf1，Pf2，Pf3，Pf4}，分别为15分钟后、30分钟后、45分钟后、60分钟后的功率预测数据。然后按步骤S2计算锂电池和超级电容未来的荷电量控制范围。
S2：根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的超级电容荷电量控制范围和锂电池荷电量控制范围。
其中，本步骤在制定混合储能的辅调频策略时，一次调频向上调节需求为硬约束，即必须满足的约束，一次调频向下调节需求为软约束，混合储能无法满足时通过减少新能源出力来满足向下调节需求。
步骤S2中，根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的超级电容荷电量控制范围（例如每1小时根据未来新能源场站功率预测数据{Pf1，Pf2，Pf3，Pf4}计算未来1小时各个时段的超级电容荷电量控制范围），具体包括：
S211：确定新能源场站一次调频向上或向下调整的功率与运行功率的比例关系，对于未来时刻用预测功率数据代替运行功率。
根据《GBT 40595-2021并网电源一次调频技术规定及试验导则》要求，新能源场站一次调频向上调整的功率不小于6%运行功率，新能源场站一次调频向下调整的功率不小于10%运行功率。
S212：根据新能源场站所属交流同步网的扰动后频率恢复特性，设置一次调频动作持续时间。
S213：确定所述超级电容闭锁的第一上限荷电量比例Lmaxsc和第一下限荷电量比例Lminsc以实现对超级电容的保护。
S214：根据所述未来预设时间段内每个采集时刻对应的所述预测功率数据、所述比例关系、所述一次调频动作持续时间、所述第一上限荷电量比例和所述第一下限荷电量比例计算每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围。
其中，每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围中的控制上限SOCsc Di和控制下限SOCsc Ui的表达式为：
其中，SOCsc Di表示第i个采集时刻超级电容荷电量控制范围中的控制上限；SOCsc Ui表示第i个采集时刻超级电容荷电量控制范围中的控制下限；Csc表示超级电容荷电量；Lmax sc为第一上限荷电量比例；Lmin sc为第一下限荷电量比例；Tf为一次调频动作持续时间；Pfi为第i个采集时刻采集的功率预测数据。
当式（1）和式（2）同时满足时，(SOCsc Di，SOCsc Ui)即为对应时刻的荷电量控制范围。基于上述举例的4个时刻，则计算确定未来1小时的超级电池荷电量控制范围{(SOCsc D1，SOCsc U1)，(SOCsc D2，SOCsc U2)，(SOCsc D3，SOCsc U3)，SOCsc D4，SOCsc U4)}。
由于超级电容成本高一般配置容量有限，当超级电容配置容量不够导致荷电量控制上限、控制下限无法同时满足时，即式（1）、（2）无法同时满足时，采用如下策略确定超级电容荷电量的控制上下限。
如果该时刻的超级电容荷电量下限满足且上限不满足时，即式（1）满足且式（2）不满足时，则优先满足式（2），并令SOCsc Di=SOCsc Ui。
如果该时刻的超级电容荷电量下限满足且上限不满足时，即式（1）不满足且式（2）满足时，则优先满足式（1），并令SOCsc Ui=SOCsc Di。
其中，为了尽量减少超级电容的充放电次数，计算每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围之后还包括：
S215：判断当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围是否存在交集，得到第一判断结果。
若所述第一判断结果为是，则将当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围均修改为交集控制范围。
若所述第一判断结果为否，则当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围不修改。
S216：令i=i+1，返回步骤S215“判断当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围是否存在交集”，直至遍历所述未来预设时间段内的所有采集时刻，得到各采集时刻更新后的超级电容荷电量控制范围。
以上述的未来一小时内的4个时刻为例，为尽量减少超级电容的充放电次数，按时刻顺序对未来4个时刻的控制范围求取交集。如果时刻1、时刻2的控制范围存在交集，则时刻1、时刻2的控制范围都修改为其交集，否则仍保持原有的控制范围。接着，如果时刻2、时刻3的控制范围存在交集，则时刻2、时刻3的控制范围都修改为其交集，否则仍保持原有的控制范围。接着，如果时刻3、时刻4的控制范围存在交集，则时刻3、时刻4的控制范围都修改为其交集，否则仍保持原有的控制范围。最后得到求取交集后未来1小时的每个时刻更新后的超级电容荷电量控制范围。
其中，步骤S2中，根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的锂电池荷电量控制范围（例如每1小时根据未来新能源场站功率预测数据{Pf1，Pf2，Pf3，Pf4}计算未来1小时各个时段的锂电池荷电量控制范围），具体包括：
S221：确定新能源场站一次调频向上或向下调整的功率与运行功率的比例关系，对于未来时刻用预测功率数据代替运行功率。
根据《GBT 40595-2021并网电源一次调频技术规定及试验导则》要求，新能源场站一次调频向上调整的功率不小于6%运行功率，新能源场站一次调频向下调整的功率不小于10%运行功率。
S222：根据新能源场站所属交流同步网的扰动后频率恢复特性，设置一次调频动作持续时间Tf。
S223：确定所述锂电池闭锁的第二上限荷电量比例Lmax和第二下限荷电量比例Lmin以保护锂电池。
S224：根据所述未来预设时间段内每个采集时刻对应的所述预测功率数据、所述比例关系、所述一次调频动作持续时间、所述第二上限荷电量比例和所述第二下限荷电量比例计算每一采集时刻对应的所述锂电池荷电量控制范围{(SOClb D1，SOClb U1)，(SOClb D2，SOClb U2)，(SOClb D3，SOClb U3)，(SOClb D4，SOClb U4)}。
其中，每一采集时刻对应的所述锂电池电量控制范围中的控制上限和控制下限的表达式为：
其中，SOClb Di表示第i个采集时刻锂电池荷电量控制范围中的控制上限，SOClb Di是硬约束，必须满足。SOClb Ui表示第i个采集时刻锂电池荷电量控制范围中的控制下限，SOClb Ui是软约束，当根据新能源场站调峰等其他需求而无法满足时，可松弛该约束，即根据其他需求确定SOClb Ui。Clb表示锂电池荷电量；Lmax为第二上限荷电量比例；Lmin为第二下限荷电量比例；Tf为一次调频动作持续时间；Pfi为第i个采集时刻采集的功率预测数据。
其中，为了尽量减少超级电容的充放电次数，计算每一采集时刻对应的所述锂电池荷电量控制范围之后还包括：
S225：判断当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围是否存在交集，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果为是，则将当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围均修改为交集控制范围；
若所述第二判断结果为否，则当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围不修改；
S226：令i=i+1，返回步骤S225“判断当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围是否存在交集”，直至遍历所述未来预设时间段内的所有采集时刻，得到各采集时刻更新后的锂电池荷电量控制范围。
以上述的未来一小时内的4个时刻为例，为尽量减少锂电池的充放电次数，按时刻顺序对未来4个时刻的控制范围求取交集。如果时刻1、时刻2的控制范围存在交集，则时刻1、时刻2的控制范围都修改为其交集，否则仍保持原有的控制范围。接着，如果时刻2、时刻3的控制范围存在交集，则时刻2、时刻3的控制范围都修改为其交集，否则仍保持原有的控制范围。接着，如果时刻3、时刻4的控制范围存在交集，则时刻3、时刻4的控制范围都修改为其交集，否则仍保持原有的控制范围。最后得到求取交集后未来1小时的每个时刻更新后的锂电池荷电量控制范围。
S3：依据所述未来预设时间段内的电网频率和所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求。
其中，步骤S3具体包括：
当所述未来预设时间段内的每一采集时刻对应电网频率频差小于一次调频死区时或者当混合储能一次调频动作后且电网频率频差小于设定阈值预时间后，按照每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量。
根据设定的周期如每15分钟，考虑步骤S2的计算耗时设置延时Tcal，在每整15分钟延时Tcal后，判断当前频率和标准频率的频差是否小于一次调频死区。
当混合储能一次调频动作后且频率频差小于设定阈值一段时间后，获取按照步骤S2中计算的未来最近的整15分钟时刻的锂电池和超级电容荷电量控制范围，调整锂电池和超级电容的荷电量。
其中，按照每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量具体为：
（1）在每一采集时刻，当所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量处于对应的荷电量控制范围内时，则所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量无需调整。
（2）当所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量大于对应的荷电量控制范围中的控制上限，则将所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量调整到对应的控制上限。
（3）当所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量小于对应的荷电量控制范围中的控制下限，则将所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量调整到对应的控制下限。
其中，为了能够提升混合储能装置的使用寿命同时减少混合储能的充放电成本，可以在调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求时，优先调整所述超级电容的荷电量响应电网一次调频需求，当所述超级电容的荷电量不能满足电网一次调频需求时，加入调整所述锂电池的荷电量，超级电容和锂电池共同响应以满足电网一次调频需求。制定的辅调频控制策略优先利用混合储能的超级电容，增加混合储能的使用寿命。利用预测数据考虑未来一段时间的调频性能需求，通过求取交集减少充放电次数，减小混合储能的使用成本。
本实施例中，1）提出了采用超级电容和锂电池的混合储能装置，安装在新能源场站，周期读取新能源场站功率预测数据并计算辅调频控制策略，使得新能源场站满足一次调频性能要求，优先使用超级电容响应电网一次调频需求，超级电容荷电量不足时由锂电池共同响应一次调频需求，能够提升混合储能装置的使用寿命。并且，在调频死区不需要进行调频响应时，调整混合储能的SOC荷电量，使得混合储能处于调频性能良好的荷电量范围内。
2）读取未来预设时间段的新能源场站功率预测，考虑新能源场站向上、向下一次调频要求，考虑所属交流同步网的扰动后频率恢复特性，制定辅调频控制策略计算锂电池和超级电容的荷电量控制范围，并求取未来预设时间段多个时刻荷电量控制范围的交集，在满足一次调频需求的前提下，尽量减少混合储能的充放电次数，减少使用成本。
实施例2
本实施例提供一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制系统，所述系统包括：
功率预测数据获取模块，用于按照设定周期读取未来预设时间段内的新能源场站的功率预测数据；所述新能源场站安装有包括超级电容和锂电池的混合储能装置。
辅调频控制策略计算模块，用于根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的超级电容荷电量控制范围和锂电池荷电量控制范围。
辅调频控制策略执行模块，用于依据所述未来预设时间段内的电网频率和所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求。
实施例3
本实施例提供一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例1的利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法。
可选地，上述电子设备可以是服务器。
另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例1的利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法。
本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制方法，其特征在于，所述方法包括：
按照设定周期读取未来预设时间段内的新能源场站的功率预测数据；所述新能源场站安装有包括超级电容和锂电池的混合储能装置；
根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的超级电容荷电量控制范围和锂电池荷电量控制范围；
依据所述未来预设时间段内的电网频率和所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求时，优先调整所述超级电容的荷电量响应电网一次调频需求，当所述超级电容的荷电量不能满足电网一次调频需求时，加入调整所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的超级电容荷电量控制范围，具体包括：
确定新能源场站一次调频向上或向下调整的功率与所述预测功率数据的比例关系；
根据新能源场站所属交流同步网的扰动后频率恢复特性，设置一次调频动作持续时间；
确定所述超级电容闭锁的第一上限荷电量比例和第一下限荷电量比例；
根据所述未来预设时间段内每个采集时刻对应的所述预测功率数据、所述比例关系、所述一次调频动作持续时间、所述第一上限荷电量比例和所述第一下限荷电量比例计算每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围中的控制上限和控制下限的表达式为：
其中，SOCsc Di表示第i个采集时刻超级电容荷电量控制范围中的控制上限；SOCsc Ui表示第i个采集时刻超级电容荷电量控制范围中的控制下限；Csc表示超级电容荷电量；Lmax sc为第一上限荷电量比例；Lmin sc为第一下限荷电量比例；Tf为一次调频动作持续时间；Pfi为第i个采集时刻采集的功率预测数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，计算每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围之后还包括：
判断当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围是否存在交集，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果为是，则将当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围均修改为交集控制范围；
若所述第一判断结果为否，则当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围不修改；
令i=i+1，返回步骤“判断当前第i个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述超级电容荷电量控制范围是否存在交集”，直至遍历所述未来预设时间段内的所有采集时刻，得到各采集时刻更新后的超级电容荷电量控制范围。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的锂电池荷电量控制范围，具体包括：
确定新能源场站一次调频向上或向下调整的功率与所述预测功率数据的比例关系；
根据新能源场站所属交流同步网的扰动后频率恢复特性，设置一次调频动作持续时间；
确定所述锂电池闭锁的第二上限荷电量比例和第二下限荷电量比例；
根据所述未来预设时间段内每个采集时刻对应的所述预测功率数据、所述比例关系、所述一次调频动作持续时间、所述第二上限荷电量比例和所述第二下限荷电量比例计算每一采集时刻对应的所述锂电池荷电量控制范围。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，每一采集时刻对应的所述锂电池电量控制范围中的控制上限和控制下限的表达式为：
其中，SOClb Di表示第i个采集时刻锂电池荷电量控制范围中的控制上限；SOClb Ui表示第i个采集时刻锂电池荷电量控制范围中的控制下限；Clb表示锂电池荷电量；Lmax为第二上限荷电量比例；Lmin为第二下限荷电量比例；Tf为一次调频动作持续时间；Pfi为第i个采集时刻采集的功率预测数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，计算每一采集时刻对应的所述锂电池荷电量控制范围之后还包括：
判断当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围是否存在交集，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果为是，则将当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围均修改为交集控制范围；
若所述第二判断结果为否，则当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围不修改；
令i=i+1，返回步骤“判断当前第i个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围和当前第i+1个采集时刻的所述锂电池荷电量控制范围是否存在交集”，直至遍历所述未来预设时间段内的所有采集时刻，得到各采集时刻更新后的锂电池荷电量控制范围。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述未来预设时间段内的电网频率和所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求，具体包括：
当所述未来预设时间段内的每一采集时刻对应电网频率频差小于一次调频死区时或者当混合储能一次调频动作后且电网频率频差小于设定阈值预设时间后，按照每一采集时刻对应的所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量，具体为：
在每一采集时刻，当所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量处于对应的荷电量控制范围内时，则所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量无需调整；
当所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量大于对应的荷电量控制范围中的控制上限，则将所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量调整到对应的控制上限；
当所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量小于对应的荷电量控制范围中的控制下限，则将所述超级电容或所述锂电池的当前荷电量调整到对应的控制下限。
10.一种利用新能源预测的混合储能辅调频控制系统，其特征在于，所述系统包括：
功率预测数据获取模块，用于按照设定周期读取未来预设时间段内的新能源场站的功率预测数据；所述新能源场站安装有包括超级电容和锂电池的混合储能装置；
辅调频控制策略计算模块，用于根据所述预测功率数据按照所述设定周期计算所述未来预设时间段内的超级电容荷电量控制范围和锂电池荷电量控制范围；
辅调频控制策略执行模块，用于依据所述未来预设时间段内的电网频率和所述超级电容荷电量控制范围以及所述锂电池荷电量控制范围调整所述超级电容的荷电量和所述锂电池的荷电量以满足电网一次调频需求。
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